甲烷/空气混合物在微小型钝体燃烧器中的燃烧特性

为了实现在淬熄距离以下的稳定燃烧,试验设计了两种带钝体的回热型燃烧器,研究预混甲烷在高度小于淬熄距离的燃烧室中的燃烧特性。燃烧器的燃烧室高度为2 mm,长度为20 mm,进口处安装了边长为1mm的等边三角形钝体或相同尺寸的"V"形钝体,并在上下两侧设置了预热通道。利用Fluent6.3软件对甲烷/空气在这两个燃烧器的预混燃烧做了数值模拟,确定了浓度极限和速度极限,并对稳燃机理进行了分析。与三角形钝体燃烧器相比较,"V"形钝体燃烧器的稳燃范围更大。在所给出的稳定燃烧工况下两者的燃烧效率均在99%以上,甲烷/空气的混合气体能够完全燃烧。但当进气速度较小同时当量比较大时会发生回火现象。     

天然气发动机的研究现状

天然气能降低发动机的有害物排放,是一种比较理想的发动机代用燃料。稀燃天然气发动机具有较高的热效率和较低的NOx排放。均质充量压缩着火(HCCI)燃烧也是提高稀燃天然气发动机热效率的方法之一,并有很低的NOx排放。本文综述了稀燃天然气发动机和HCCI天然气发动机的研究进展,尤其是燃烧室形状、点火系统、充量分层、加氢等对天然气发动机性能的影响及天然气HCCI发动机的燃烧与排放特点。     

旋流对天然气高温空气燃烧特性影响的数值模拟

以工业炉的高温空气燃烧技术应用为背景,对一个新型轴向旋流式单烧嘴燃烧室内天然气的高温空气燃烧特性进行了数值研究。采用数值模拟的方法研究了同心式轴向旋流燃烧器（HCASbumer）中螺旋肋片的旋转角度对燃烧特性的影响,其中湍流采用Reynolds应力模型,气相燃烧模拟采用β函数形式的PDF燃烧模型,采用离散坐标法模拟辐射换热过程,NOx模型为热力型与快速型。计算结果表明,对预热空气采用旋转射流时,能明显降低NOx生成量。对于HCAS型燃烧器,随着空气射流旋转角度的增大,燃烧室内的回流区域增大增强,降低了局部的氧体积分数分布,燃烧室中平均温度和最高温度都有所增加,且燃烬程度大幅度提高,而局部高温区缩小,只在靠近入口处出现。总的NOx排放量随着空气射流旋转角度的增大先减小,后增大。因此,适当调整肋片的旋转角度可以降低NOx生成量。     

喷射式燃烧器气体流动与燃烧数值模拟

对一国产30kW车用喷射式加热器的燃烧器内气体流动与燃烧进行了数值模拟。由计算分析知．燃烧器导流体切向进气道所进空气射流可加强混合气的混合燃烧,并在导流体底部形成一绕中心轴线的涡流环,因该涡流环中心存在低压,从而可使部分下游燃烧的高温气体在燃烧室尾部缩口的配合下向中上游回流。该回流在燃烧室中下游产生一个绕燃烧室中心轴线的回流环,该回流环既可使高温回流气体维持燃烧器的续燃温度．同时还可加速混合气的燃烧。但从燃烧室的温度场分布图看,其高温区有所偏后,这对燃烧室在不同空燃比下的续燃稳定性不利．且易造成排气温度过高,使热效率下降．因此燃烧室缩口须适当前调．以使回流区前移。     

燃料掺混方式对天然气柔和燃烧器燃烧性能的影响研究

燃气轮机在更高参数下的低污染排放限制和宽工况范围稳定运行的需求,对燃烧室燃烧提出了新的要求。柔和燃烧作为一种新型燃烧技术,具有燃烧稳定和污染物排放低的优势。高速射流引射掺混是实现柔和燃烧所需条件的一种可行方式。本文主要研究不同燃料掺混方式对柔和燃烧器污染物排放和稳定工作范围的影响。在前期工作基础上设计了可实现燃料不同掺混方式的天然气柔和燃烧器。在常压条件下,通过实验研究了不同当量比、不同燃料/空气掺混方式下天然气柔和燃烧器的污染物排放,并研究了不同掺混方式对燃烧贫燃极限的影响,通过OH~*自发荧光、OH平面激光诱导荧光测量和数值模拟对反应区和流场结构进行了观察和分析。实验结果表明,在相同当量比下,全预混模式下的NO_x排放最低,全预混模式下稳定燃烧的贫熄火当量比为0.57;扩散模式下NO_x排放相对高,但贫熄火当量比可低至0.15,燃烧稳定范围更宽;混合模式下污染物排放水平介于预混和扩散模式之间;非预混模式下较好的贫燃火焰稳定性得益于燃烧室头部扩散燃料周围形成的低速稳定反应区。     

改烧焦炉煤气后燃气轮机燃烧室的改进

为改烧焦炉煤气,对原来燃用天然气的QD128燃气轮机燃烧室进行了改进,重新设计了能使用焦炉煤气和液体燃料的双燃料喷嘴,修改了火焰筒的头部结构,同时减少了火焰筒内壁掺混孔的进气比例.采用计算流体动力学软件Fluent对燃烧室进行了数值模拟计算,并与燃用天然气的原型燃烧室流场、温度场计算结果进行了对比分析.结果表明:燃烧室头部燃烧区存在明显的空气回流能满足稳定火焰的要求.温度场与原型燃烧室基本一致,出口截面温度场品质(OTDF、RTDF)优于原型燃烧室.     

空燃比对燃气轮机燃烧室燃烧不稳定性影响的数值研究

针对某型燃气轮机旋流燃烧室,建立了全尺寸三维燃烧室数值模型,数值研究了空燃比对其扩散和预混燃烧稳定性的影响.结果表明,扩散燃烧模式下,保持燃烧室入口燃气总流量不变,空燃比变化对燃烧室压力脉动主频及燃烧稳定性影响较小.预混燃烧模式下,保持燃烧室入口燃气总流量不变,调整空燃比,燃烧室压力脉动振幅相对稳定;但空燃比增大,燃烧室压力脉动主频减小,燃烧不稳定增长时间缩短,燃烧稳定性相对变差;而空燃比降低,燃烧室压力脉动主频增加,燃烧不稳定增长时间增加,燃烧稳定性相对增强.     

火焰筒扩张角与旋流匹配对燃烧特性的影响

为研究旋流器流量分配对干式低排放(Dry Low Emission,DLE)燃烧室燃烧特性的影响规律,针对单头部中心分级旋流燃烧室,以天然气作为燃料,在保持旋流数不变的前提下开展两级旋流器不同空气分配比例下的试验测试和数值模拟,获得不同结构参数条件下燃烧室的综合燃烧性能以及污染物排放等变化规律。研究表明：随主燃级/预燃级旋流器流量比增大,燃烧室中心回流区变小、回流区长度变短;预燃级局部当量比的增大造成燃烧室出口CO排放增加,主燃区燃烧加剧,热力型NOx排放也增加;同时,燃烧室中心高温区域向燃烧室出口方向扩张,出口温度分布均匀性变差。     

满足国-IV排放的电控稀燃天然气发动机燃烧系统开发

针对电控单点喷射稀燃天然气发动机燃烧系统进行了开发研究.在原柴油机上加装了电控系统、天然气供气系统和点火系统,并对燃烧室结构和凸轮轴参数进行了优化设计,以适应稀燃天然气发动机的要求.研究了燃烧室形状、压缩比和凸轮轴型线、配气相位对天然气发动机性能和排放的影响,确定了最终的匹配方案.结果表明:采用优化设计的无气门重叠角凸轮轴和压缩比为11的直口碗形燃烧室,所开发的天然气发动机具有良好的动力性、经济性,安装氧化型后处理器的排放结果达到国-IV排放法规要求.     

天然气燃烧器燃烧二甲醚_DME_的试验研究

在一个清洁燃气燃烧试验平台上,对二甲醚的燃烧特性进行试验研究。通过测量炉内烟气的温度场及排放参数,炉胆的中心温度随着过量空气系数的变化而变化,α=1.3处温度达到最高;研究了在普通燃气燃烧器上燃用二甲醚的安全性和可行性。本研究还将燃气工业锅炉燃用二甲醚与燃用柴油、天然气的经济性进行了对比分析。研究表明,二甲醚相对于柴油、液化天然气等传统燃料,具有出色的燃烧性能和排放特性,以及较好的经济指标。同比天然气和柴油,二甲醚燃烧性能好,燃烧充分,热效率高,能量利用率高。二甲醚热值约为柴油的70%,而价格却是柴油的1/2。二甲醚同天然气对比,二者具有相同的优势。     

压燃式天然气发动机缸内流动特性

本文提出了一种压燃式天然气发动机燃烧系统,并在不同的燃烧室结构参数下对其燃烧特性和缸内流场分布进行了模拟计算.结果表明,半球型副燃烧室着火性能要优于平底型副燃烧室;较小通道直径有利于抑制燃烧敲缸和扩大功率输出;如果将通道进行适当的右偏移后,在不改变着火性能的基础上,可以有效降低燃烧速率,避免燃烧敲缸.     

航改型燃气轮机双燃料燃烧室喷水降排放试验研究

在某航改型燃气轮机燃烧室的基础上,通过重新设计双燃料喷嘴和燃料系统,实现燃用天然气和柴油两种燃料,同时采用向燃烧室内喷水的方式降低污染物排放。在燃烧试验台上完成了燃用柴油时的喷水降排放试验研究,试验结果表明:0.7~1.0状态下,向燃烧室内喷水时,燃烧效率、污染物排放、出口温度场品质能够满足设计指标要求。低状态下喷水对燃烧效率与稳定性影响较大,需严格限制喷水量。     

天然气燃料轴向分级预混燃烧特性研究

低NOx排放是燃气轮机燃烧室的重要性能指标,面对燃烧室出口温度不断增加的趋势,新型燃烧技术探索应用成为必然。燃料轴向分级(Axial Fuel Staging,AFS)燃烧作为一项可行技术方案已在各燃机厂商的最先进燃气轮机燃烧室上获得应用,其主要通过降低高温烟气有效停留时间和低氧浓度燃烧来实现低NOx排放。基于Chemkin平台建立轴向分级预混燃烧室化学网络模型,针对1 973 K燃烧室,研究二级负荷比例、当量比和停留时间对NOx/CO排放的影响规律,对比分析主燃区高温烟气与二级未燃预混气掺混特征的影响,获得AFS燃烧的污染物排放特性和关键影响因素。同时,在贫预混燃烧器上,设计二级喷射段,实验研究二级火焰结构、污染物排放等燃烧特性。结果表明,相比于常规贫预混燃烧,AFS燃烧在高温区体现出很好的低NOx优势,且能拓宽低NOx工况范围,其中主燃区温度、二级当量比和停留时间匹配特征、主燃区高温烟气与二级预混气掺混性能等是关键。     

分隔室压燃式天然气发动机燃烧过程模拟

为了研究分隔室压燃式天然气发动机燃烧系统的燃烧机理和缸内气体运动的规律,依据该发动机的工作特点以及天然气燃料本身的特性,开发了一简化的天然气化学动力学模型(其中包含23种组分和74个反应式)。应用相关文献中提供的试验数据,首先对该化学动力学模型的精度进行了验证,然后用所建模型对分隔室压燃式天然气发动机中的燃烧和流动进行了三维模拟计算。模拟计算结果表明,在采取进气预热措施后,天然气在分隔室燃烧室中可以可靠着火,并能迅速燃烧。压缩上止点时在分隔室中存在较强的涡流及副涡流。此外,还对着火时刻及NO排放进行了模拟计算及分析。     

预燃室式燃烧室燃烧过程分析

本文依据实测的预燃室式柴油机的主燃室与预燃烧室压力、油管压力、针阀升程、火焰温度及滞燃期等主要参数的数据和曲线,对预燃室式来油机的主、预燃烧室燃烧全过程进行综合分析,从而对完善预燃室式柴油机燃烧过程提出了有参考价值的建议。在实验研究过程中采用了燃烧火焰瞬时温度测量装置及微机测试系统,为数据采集、分析和运算提供了现代测试手段。     

火花点火式稀薄燃气发动机

<正> 1 引言在预燃室稀薄天然气发动机上进行了燃烧过程详细研究。这种发动机引入主燃烧室的燃气非常稀薄(通常50％～100％的过量空气),而预燃室引入少量较浓燃气。压缩之后,预燃室燃气浓度达到化学当量混合比。预燃室内燃气一旦被火花塞点火引燃,燃烧迅速发生,仅在曲轴转角几度之后火焰射流进入主燃烧室,火焰射流能量比原来火花能量大几个数量级。事实上预燃室在这里起一个“能量放大器”作用,放大后的能量用来引燃主燃烧室的稀薄燃气。     

一种新型空燃比检测方法的初步研究

用离子电流法在一种新型直管道燃烧器中,对预混天然气空气混合气进行燃烧基础特性的测试。通过控制预混压力和空燃比两个参数变化,消除了由于发动机循环变动对燃烧状态和离子电流强度的不稳定影响。分析了空燃比、预混压力变化与离子电流信号的关系,试验研究表明离子电流法可用来检测空燃比,为在发动机上的应用提供了基础性研究。     

天然气发动机单独进气预燃室研究

为了改善天然气发动机的燃烧过程和性能,在不对整个燃烧系统进行大的更改的前提下,开发了一种单独进气预燃室。该预燃室内在较高浓度混合气状态下,着火时产生的能量使主燃烧室内的燃料与空气迅速进行混合并快速充分地燃烧。试验结果表明,所设计的单独进气预燃室可加快燃烧速度,缩短燃烧周期,改善发动机性能,降低排放污染,具有推广应用价值。     

浅谈层燃煤炉改燃天然气技术

简述了层燃煤炉改燃天然气的原则及燃烧器布置的一般方法。指出：层燃煤炉改燃天然气后，燃烧效率和热效率均有明显的提高，环境效益特别显著；但也存在运行成本高，尾部受热面渗水等不足；建议在尾部增设凝结式换热，达到节能、节水、减少NOx排放和降低运行成本的目的。     

甲烷_空气在微小型Swiss_roll燃烧器内燃烧的实验研究

为了解微小型Swiss-roll燃烧室的工作特点,进行了甲烷/空气预混气的燃烧实验,获得了燃烧器的可燃极限,研究了回热对燃烧器可燃极限的影响.结果表明,当甲烷流量在O.8～2.7mg/s之间时,所设计的微燃烧器能够实现cH4/空气的稳定燃烧,并确保火焰位于燃烧器的中心.存在回热时,燃烧器的富氧极限减小,从没有回热时的0.7减小到O.5.但是可燃极限并不关于ER=1对称,富燃极限大,而富氧极限小.同时,对微燃烧器进行了数值模拟,结果表明,燃烧器中心的回流区使燃烧器能够在较大的可燃极限范围内稳定工作.